分子影像學(xué):一場悄然發(fā)生的醫(yī)療革命

劉燕

借助分子層面的信息讀取和呈現(xiàn)技術(shù)，古老和傳統(tǒng)的醫(yī)療領(lǐng)域正在悄然發(fā)生著一場革命。

李麗的父親患癌癥去世了，她寫下這樣的日記：父親59歲，身體不錯很少生病，去年2月體檢一切都很好，但從去年冬天開始偶爾咳嗽，當(dāng)做感冒喝藥治療不見效果，直到過年期間出現(xiàn)咳血癥狀。父親依然不在意，一直拖到3月12日，我和媽媽強行帶父親去醫(yī)院檢查，做胸部平掃CT，發(fā)現(xiàn)左肺門腫瘤并且已經(jīng)出現(xiàn)淋巴轉(zhuǎn)移。之后大量的化療、嘗試不同腫瘤藥、緩解疼痛等手段，看起來并不能幫助父親度過難關(guān)，但任何人都不想停止最后的努力，他在一天天消瘦中撐足2個月。

這樣的片段基本代表了絕大多數(shù)癌癥患者的命運。他們在身體出現(xiàn)病變征兆時往往已經(jīng)接近癌癥中后期，而個體差異會造成治療效果不一，常常需要先嘗試再檢測效果。

事實上，實現(xiàn)個體化靶向性治療一直是醫(yī)療領(lǐng)域的發(fā)展方向。醫(yī)學(xué)影像是醫(yī)生了解患者體內(nèi)信息最直接的工具，歷經(jīng)百年，跟隨分子生物學(xué)研究、基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)及影像設(shè)備相關(guān)技術(shù)的進展，開始走向?qū)ι锘铙w內(nèi)以細胞、基因或分子結(jié)構(gòu)和功能的檢測，而這正是靶向性治療的基礎(chǔ)。

換言之，細胞與細胞之間的溝通依靠其中一個細胞釋放某種分子，另一個細胞接受到信息發(fā)生變化，這種特異分子信息的探測和分析，就是做出疾病診斷的依據(jù)。利用分子影像手段能夠看到早期變化，在患者使用藥物治療后，一兩個星期內(nèi)可以進行再觀察判斷是否需要改變治療方案，這就是另一個作用，指導(dǎo)治療藥物的選擇。

“腫瘤細胞長得快一定代謝快，這是生物學(xué)特性，并且對糖分的吸收也比正常細胞多一倍以上。這樣通過分子影像設(shè)備就可以檢測用藥后是否有效抑制癌細胞擴散。”GE醫(yī)療集團分子影像科學(xué)家趙周社解釋說，“分子影像學(xué)是對癌癥早期診斷和分期治療最有價值的技術(shù)研究，既有效推進靶向性治療也能夠節(jié)省癌癥醫(yī)療費用的浪費。”

硬件難題

分子影像在癌癥早期診斷中的運用具有很明顯的優(yōu)勢和特性，但它從實驗室到臨床的道路也并非坦途。成像設(shè)備和生物標志物，是分子影像學(xué)在實踐中的兩大工具，兩者在技術(shù)和研究實驗的水平是分子影像發(fā)揮最大化作用的關(guān)鍵點。

2001年，GE醫(yī)療在國內(nèi)推出第一款將PET（正電子發(fā)射計算機斷層掃描）和CT相結(jié)合的一體機，正是為了實現(xiàn)PET本身對分辨率的高要求。在單模式PET機應(yīng)用中，GE醫(yī)療發(fā)現(xiàn)它具有發(fā)散型成像的特點，在檢測中容易產(chǎn)生信號阻隔，利用CT的優(yōu)勢彌補這一缺陷使醫(yī)生可以進行精確定位，看到患者的病灶具體部位。而在探測人體大腦等神經(jīng)系統(tǒng)方面，MR（核磁共振）無疑是最佳助手，但難題在于制造PET-CT和MR一體機并不能將兩者的優(yōu)點協(xié)同起來。“我們發(fā)現(xiàn)PET-CT和MR真正結(jié)合時有兩個很大困擾，一方面無法做衰減校正，另一方面功能兼容性上不能達到百分之百發(fā)揮其功用。技術(shù)上我們做出了PET-MR，但這并不成熟。”趙周社說，“沒有一種模式的設(shè)備是萬能的，未來更多的將多種模式相結(jié)合是挖掘PET價值的有效途徑，也能解決PET在技術(shù)上的瓶頸。”

有了影像設(shè)備，醫(yī)生可以看到患者體內(nèi)以分子為單位的信息體的表達，但它們在傳遞什么信息、有什么差異還無法知曉，這時候就需要標志物做比照。在PET成像方面，18F-FDG（氟代脫氧葡萄糖）可用于評估心臟、肺臟以及腦部的葡萄糖代謝狀況。通過給患者靜脈注射FDG，然后用PET去看患者體內(nèi)分子活動差異就能判斷出分子的表達信息。趙周社舉例說：“比如怎么看腫瘤糖代謝高？拿來對腫瘤敏感度高的標志物，正常分子吸收少，不正常的吸收多，就能診斷出來了。”

目前，獲得國家批準的生物標志物有12種，95%的臨床診斷都使用18F-FDG，還有少數(shù)痰元素標記物。這些放射性藥物都必須保證活性，有保質(zhì)時限，最長是18F-FDG為2小時，13F-FDG屬于半衰期標志物，僅能保存十分鐘。因此，在引進分子影像設(shè)備的醫(yī)院也有必要具備現(xiàn)場生產(chǎn)活性標志物的能力，這也需要大型生產(chǎn)設(shè)備。另一方面，現(xiàn)有的試用劑不是萬能的，并非是診斷所有癌癥的標記物，比如肺癌對FDG就非常不敏感，這就需要其他一些配套設(shè)備，比如醫(yī)用回旋加速器，能夠建立分子影像一體化解決方案，由此，醫(yī)院能夠更方便地進行分子影像示蹤劑的研發(fā)。

行業(yè)變革

生命科學(xué)的每一次演進，都需要相當(dāng)長的時間進行實驗室研究和臨床驗證，但每一小步都足以推動醫(yī)療行業(yè)整個產(chǎn)業(yè)鏈向前邁出一大步。15年前的“放射科”是大醫(yī)院安置在角落的科室；10年前，“放射科”變身“影像科”開始引入分子影像概念；5年前，不少國內(nèi)三甲醫(yī)院又將“影像科”擴充為“核醫(yī)學(xué)科”。

由于分子影像學(xué)源于細胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和影像技術(shù)學(xué)的結(jié)合，所涉及的領(lǐng)域大大超越傳統(tǒng)臨床知識結(jié)構(gòu)下的影像學(xué)，而它除了被應(yīng)用在癌癥臨床診斷和分期治療中，更將對上游制藥企業(yè)的新藥研發(fā)產(chǎn)生革命性改變。

一直因研發(fā)周期過長而備受困擾的制藥企業(yè)，通常需要耗上15年左右的時間、花費10億~20億美元開發(fā)一種新藥，這其中還常常面臨一個殘酷現(xiàn)實：在早期臨床實驗階段有超過99%的藥物因不良反應(yīng)無法通過。

而分子影像技術(shù)的引入，一方面能夠為制藥企業(yè)節(jié)約一半以上的經(jīng)費和時間，另一方面也能夠輔助其研發(fā)個體化治療藥物。趙周社表示，“藥效不僅分人也分治療階段，所以用傳統(tǒng)方式研發(fā)的藥物對個體化治療準確性并不完善。它也能為藥監(jiān)部門進行新藥審批提供判斷標準，而在最早提出分子影像概念的美國，國家藥監(jiān)局已經(jīng)明確規(guī)定新藥有效性必須經(jīng)過分子影像的診斷。在臨床領(lǐng)域，這項檢查也被列在醫(yī)保范疇內(nèi)。”

這樣的實踐在中國也有明顯趨勢。目前，PET-CT中國裝機量有200臺，其中投入臨床用于腫瘤早期診斷的有150臺，50臺來自企業(yè)采購，并且已經(jīng)有湖南、黑龍江、蘇州、大慶、江西幾個省市將分子影像檢測納入醫(yī)保范圍。但同時，對于設(shè)備的購置國家采取集中采購的限制性方式。

另一方面，當(dāng)下醫(yī)保消費幾乎都花在治療上，而其中的70%~80%屬于無效治療。中國醫(yī)療行業(yè)目前的商業(yè)模式也基本是以疾病治療為中心，不管是從改善健康水平的角度還是合理分配醫(yī)保資源，整個醫(yī)療產(chǎn)業(yè)的趨勢都會是往預(yù)防、早期治療上轉(zhuǎn)移。可以說，分子影像設(shè)備的到來將有可能移動中國醫(yī)療產(chǎn)業(yè)的重心。

目前，GE、西門子、飛利浦等一些傳統(tǒng)的大型醫(yī)療設(shè)備巨頭都已經(jīng)明確將分子影像列為其未來重要的戰(zhàn)略發(fā)展方向，其中當(dāng)然也包括禮來、輝瑞等制藥巨頭。

不過，從國內(nèi)出現(xiàn)第一臺分子影像設(shè)備至今僅10年，它在幫助醫(yī)生進行個性化診斷治療等方面，仍需要至少5年左右的時間進行臨床研究才能獲得廣泛認可。而且，一次只需10分鐘的全身掃描需要支付的診斷費平均在1萬元左右，如果沒有醫(yī)保體系支持，大多數(shù)普通患者不可能承受得了如此高昂的花費。而這又在一定程度上阻礙了分子影像設(shè)備的量產(chǎn)，其成本高于傳統(tǒng)設(shè)備2~3倍，而且在短期內(nèi)很難下降。